Veidojot dažādus elektronikas projektus, bieži ir svarīgs tāds jēdziens kā efektivitāte, tāpēc šoreiz autors izveidojis elektrisko principiālo shēmu, izmantojot LM2596 sērijas pazeminošo impulsu tipa sprieguma stabilizatoru. Shēma paredzēta 5 V elektrobarošanas nodrošināšanai, tā spēj nodrošināt slodzes strāvu līdz 3 A.
Salīdzinot ar lineārajiem sprieguma stabilizatoriem, impulsu tipa sprieguma stabilizatori spēj nodrošināt augstāku lietderības koeficientu (līdz 98%), tie spēj gan paaugstināt spriegumu, gan invertēt, gan pazemināt, salīdzinot ar ieejas spriegumu, taču to galvenais trūkums ir trokšņi, kas var radīt traucējumus jutīgām elektronikas ierīcēm, piemēram, dažādām ierīcēm, kuras satur FPGA, raidītājiem un uztvērējiem.
Piemēram, ja ir zināms, ka pazeminošais impulsu tipa sprieguma stabilizators darbojas ar 85% lietderības koeficientu, kad ieejā pieslēgts 12 V spriegums, nodrošinot slodzei 5 V elektrobarošanu, pie kuras slodze patērē 3 A, kas nozīmē, ka slodzes pretestība ir 5/3 = 1,67 Ω, tad ieejā patērētā strāva ir vienāda ar 1,47 A (ieejā patērētā jauda tiek dalīta ar ieejas spriegumu, ievērojot lietderības koeficientu). Rezultātā iznāk, ka stabilizācijas shēmas ieejā ir mazāka strāvas vērtība nekā izejā, kas ir interesants fakts, kuru daudzi nezina, taču tas ir skaidrojams ar droseles nozīmi shēmā, ar to, ka tas notiek uz ieejas sprieguma rēķina, kurš ir lielāks nekā izejā stabilizētais.
Šāds elektrobarošanas risinājums var noderēt, piemēram, kad jums ir pieejams transformators, kura sekundārais tinums spēj nodrošināt strāvu līdz 2 A, taču slodzei nepieciešams nodrošināt līdz 2,5 A. Protams, šādu risinājumu var izmantot kopā ar saules paneļiem.
Salīdzinot pazeminošo impulsu tipa sprieguma stabilizatoru ar lineāro sprieguma stabilizatoru, impulsu tipa sprieguma stabilizatoram ir ievērojami mazāki jaudas zudumi, runājot par tās izkliedi siltumā, kas ir papildu iemesls tam, kāpēc mazās elektronikas ierīcēs biežāk tiek izmantoti impulsu tipa sprieguma stabilizatori.
1.1.att. LM2596 sērijas pazeminošā impulsu tipa sprieguma stabilizatora tests
1.2.att. 5 V elektrobarošanas risinājuma elektriskā principiālā shēma
Shēmas darbības princips ir balstīts uz LM2596 sērijas impulsu tipa sprieguma stabilizatora, kuram ir iespējams ieregulēt izejas spriegumu, izmantojot R5 un R4 rezistorus, kuri veido sprieguma dalītāju.
LM2596 sērijas impulsu tipa sprieguma stabilizatora iekšējā atbalsta sprieguma vērtība ir 1,23 V, kura tiek izmantota, lai aprēķinātu izejas sprieguma vērtību atkarībā no abu rezistoru vērtībām.
Konkrētajā gadījumā shēmas ieejas daļā paredzēts nodrošināt 12 V elektrobarošanu, kuras sprieguma pulsāciju gludināšanai tiek izmantots C4 elektrolītiskais kondensators, bet C5 keramiskais kondensators paredzēts parazītiskās induktivitātes ietekmes mazināšanai.
Kondensatorus ieteicams izvēlēties ar pēc iespējas mazāku ekvivalento virknes pretestību (ESR).
Izvēloties kondensatorus ieejas daļā, jāievēro, ka tiem jāspēj izturēt pietiekami lielas strāvas pulsācijas stabilizatora darbības un tās uzsākšanas laikā.
Lai shēma funkcionētu pareizi, shēmā nepieciešama L1 drosele, kura nodrošina enerģijas uzkrāšanu magnētiskajā laukā, kad stabilizatora iekšējais tranzistors ir atvērts, kas nozīmē, ka caur droseli plūst strāva.
Neskaitot iepriekš minēto, L1 drosele kopā ar C1, C2 un C3 kondensatoriem veido LC filtru.
Droseles izvēle ir ļoti kritiska, runājot par strāvas režīma (nepārtrauktas vai pārtrauktas) caur droseli iestatīšanu un nodrošināšanu.
Kad slodzei nepieciešams nodrošināt lielāku strāvu, tad nepieciešams iestatīt nepārtrauktas strāvas režīmu (CCM), piemēram, kad nepieciešams nodrošināt slodzes strāvu līdz 2 A.
Tā kā stabilizācijas shēma darbojas ar noteiktu komutācijas frekvenci (150 kHz), tad droseles induktivitāte un izmēri ir atkarīgi no tās, protams, droseles induktivitāte un izmēri ir atkarīgi no slodzei nepieciešamās strāvas, no ieejas un izejas sprieguma.
Fāzē, kad stabilizatora iekšējais tranzistors tiek aizvērts, drosele maina polaritāti un uzkrāto enerģiju atdod slodzei. Tas nozīmē, ka tajā brīdī strāva plūst caur D2 Šotkija diodi, kas ir ātrdarbīga diode, kura šajā gadījumā tiek izmantota, lai noslēgtu droseles strāvas ceļu.
Izejas sprieguma pulsāciju gludināšanai tiek izmantoti C1 un C2 elektrolītiskie kondensatori, bet C3 keramiskais kondensators paredzēts parazītiskās induktivitātes ietekmes mazināšanai.
SW1 slēdzis paredzēts stabilizatora darbības uzsākšanai un pārtraukšanai. Proti, slēdzis kopā ar Q1 bipolāro tranzistoru nodrošina stabilizatora darbības uzsākšanu, kad tiek atvērts Q1 bipolārais tranzistors.
Ja SW1 slēdzis tiek savienots ar J2 terminālbloku, tad lietotājs var nodrošināt ārēju stabilizatora darbības uzsākšanu un pārtraukšanu, piemēram, ar mikrokontrollera palīdzību.
R1 rezistors paredzēts bipolārā tranzistora bāzes strāvas ierobežošanai.
Savukārt R2 rezistors nodrošina augsta signāla līmeņa piesaisti pie stabilizatora ieejas, lai to noturētu izslēgtā stāvoklī, kad tas ir nepieciešams.
Ieejā pieslēgtās elektrobarošanas indikācijai paredzēta D1 gaismas diode, kuras aizsardzībai paredzēts R3 rezistors, kurš ierobežo strāvu caur gaismas diodi.
J1 terminālbloks paredzēts ieejas elektrobarošanas avota pieslēgšanai.
J3 terminālbloks paredzēts kā slodzes pieslēgvieta.
1.3.att. Testa iespiedplate
